[发明专利]一种TiO2

说明书

本发明公开的一种TiO₂纳米片团簇膜的原位制备方法，首先采用高纯金属Ti箔在25℃～50℃水浴下用质量浓度为20％～25％的HCl溶液进行刻蚀20h～40h，获得多孔Ti箔，接着将清洗的多孔Ti箔置于浓度为0.1mol/L～5mol/L的Na₂S溶液中进行水热反应，获得钛酸钠纳米片团簇膜，然后将烘干的钛酸钠纳米片经过酸中离子交换，得到偏钛酸纳米片团簇膜，最后将偏钛酸纳米片团簇膜进行退火，完全分解反应后形成TiO₂纳米片团簇膜。本发明的原位制备方法解决了现有制备方法制备的纳米粉容易团聚及一维纳米线直径较大的问题。

技术领域

本发明属于无机纳米材料的制备技术领域，具体涉及一种TiO₂纳米片 团簇膜的原位制备方法。

背景技术

TiO₂是一种化学性质非常稳定的重要无机功能材料，在太阳能电池、光 催化、光解水、传感器、食品包装、涂料、功能陶瓷、高档油漆及磁记录材 料等方面有广阔的应用前景。超薄二维纳米片TiO₂由于其独特的形貌结构、 较大的表面体积比和原子级的层片厚度而具有显著的屏蔽效应和发射光线 的能力，因而在颜料或涂料等领域中显示出优于其它形状的性能。

到目前为止，已经报道了多种制备TiO₂纳米结构的方法，包括化学组 装法、静电纺丝法、化学气相沉积法、电化学阳极氧化法、溶胶-凝胶法和 碱性溶液水热法。其中溶胶-凝胶法和碱性溶液水热法是最成熟的制备方法， 溶胶-凝胶法一般利用Ti醇盐作原料，经水解与凝胶等过程，再经低温干燥、 烧结处理得到纳米TiO₂颗粒或片状粉末，如中国专利号为CN200510111204. 3，公开日为2006.06.21，专利名称为“一种金红石相纳米二氧化钛的制备 方法”的专利和文献(尹隽等，TiO₂片状粉末制备的研究，中国粉体技术， 2005,6:9-12)，该方法最常用的Ti醇盐挥发性极强，一遇到空气就快速水解， 所以操作困难，而且制备的纳米粉容易团聚或体相尺寸，难以达到理论预期 的良好效果。碱溶液水热法制备TiO₂纳米材料是将Ti前驱体(钛箔或钛氧 粉体)加入NaOH水溶液中，通过水热反应获得钛酸钠纳米材料，然后将其 置于酸中进行离子交換，获得钛酸纳米材料，最后将钛酸纳米材料通过水热 或者焙烧转变为TiO₂纳米材料，例如，Que等采用Ti箔，在浓度为1mol/L 的NaOH溶液中220℃水热反应，得到钛酸钠纳米线阵列，然后经过酸中离 子交换和焙烧工艺转变为TiO₂纳米线阵列[L.Que,Z.Lan,W.Wu,et al. Journal of Power Sources,2014,266:440-447]；Wang等人报道了采用Ti箔在 180℃的10mol/L NaOH溶液中水热反应得到钛酸钠纳米线阵列，然后经过 酸中离子交换和焙烧工艺转变为TiO₂纳米线阵列[W.Wang,H.Lin, J.Li,et al.,J.Am.Ceram.Soc.，2008,91:628–631]；Ti箔制备TiO₂纳米材料 不需要模板和催化剂，简便易行，成本低，但是该方法制备的TiO₂都是直 径比较大的一维纳米线阵列，另外，关于水热法原位制备二维TiO₂纳米片 膜的制备还没有报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种TiO₂纳米片团簇膜的原位制备方法，解决了 现有制备方法制备的TiO₂纳米粉容易团聚及一维纳米线直径较大的问题。

本发明所采用的一个技术方案是，一种TiO₂纳米片团簇膜的原位制备 方法，具体按照如下步骤实施：

步骤1、制备多孔Ti箔；

步骤2、制备钛酸钠纳米片团簇膜；

步骤3、制备TiO₂纳米片团簇膜。